宁夏煤层气资源量预测与评价

在煤炭资源预测评价的基础上，通过对煤层气赋存特征和控气地质因素研究分析，对全区煤炭资源赋存区的煤层气进行了预测评价。

（一）煤层气资源量计算范围

在综合研究煤层气勘探开发的各项技术以及本区煤层气地质条件的基础上，确定煤层气资源量计算范围为煤田煤层埋深2000m以浅的区域。一般来讲，煤层气（瓦斯）风化带是指瓦斯压力P=0.1～0.15MPa、煤层中甲烷及重烃的体积之和小于80%的部分。煤层气风化带是煤层在长期地质历史过程中形成的，当煤层在地表或松散冲积层下出露时，煤层中的原生气体通过渗滤和扩散方式由地下向地表运移，同时地表和表土层中的空气以及由生物化学、化学作用生成的气体通过渗滤、扩散、地下水流动等途径由地表向深部运移，并在地下与煤层中的气体进行组分交换，于是就形成了煤层气组分和含量由浅到深逐渐变化的垂向分带性。在煤层气风化带，无论以气体组分还是气含量来衡量，甲烷（包含重烃在内）都是很少的，不具有天然气资源价值，因而煤层气风化带内的煤层不参与煤层气资源量计算。

煤层气风化带下部边界的深度取决于煤层自身特征和赋存的地质条件。通过对煤田地质条件的分析，结合各煤田瓦斯含量实测资料及煤层埋深情况，把瓦斯含量小于3～4m3/t且甲烷体积比小于80%的深度范围定为瓦斯风化带。依据上述标准，将各矿区瓦斯（煤层气）风化带下部边界的深度划在200～800m不等。根据瓦斯测试结果，石炭—二叠系煤层风化带一般为基岩面以下300m左右，侏罗系煤层（汝箕沟矿区除外）瓦斯风化带较深，一般为800m左右。根据上面煤层气风化带边界的讨论结果，对于侏罗系1000m以浅区域煤炭资源量不参与计算；对于石炭—二叠系1000m以浅区域的煤炭资源量，扣除30%的煤炭资源量不参与煤层气资源量的计算，作为瓦斯风化带考虑。

本次煤层气资源量计算从垂向上分为0～1000m、1000～1500m和1500～2000m共3个块段，平面上大的分为贺兰山、香山、宁东、宁南4个煤田，每个煤田以矿区（或预测区）为基本单元分别计算资源量。

（二）各煤田煤层气资源量

煤层气资源量计算采用2011年《宁夏煤矿瓦斯地质图》中数据，近年煤炭资源预测量与探获量虽有变动，但二者的具体变化结果难以统计，故沿用以往成果数据。根据《煤层气资源/储量规范》（DZ/T0216—2002标准），煤层气资源量的计算方法主要有容积法、压降曲线法、产量递减法、类比法、物质平衡法、气藏数值模拟法等。本次资源量计算采用容积法进行，其计算公式为：

G＝A×H×D×C

式中：G—煤层气（瓦斯）资源量（m3）

A—计算单元的面积（m2）

H—煤层厚度（m）

D—煤的密度（t/m3）

C—煤层气（瓦斯）含量（m3/t）

如果已知计算单元内的煤炭资源量（储量）值（M，单位t），则上述公式可简化为：

G＝M×C

对于不同的煤田，由于勘探开发程度不同，其煤炭资源量确定分以下几种情况：①对于目前正在生产的矿井，煤炭资源量采用保有储量；②对于进行过煤炭资源勘查的区域，煤炭资源量采用其勘查成果（宁夏煤炭资源潜力评价，2010年）；③对于未进行过煤炭资源勘探的预测区，采用第三次全国煤炭资源预测的成果。将各井田（生产矿井、勘查区）、不同深度煤炭的探明资源量（储量）和主要矿区预测资源量相加，得到各矿区不同深度的煤炭资源量。根据各个矿区不同时代煤系地层瓦斯风化带划定结果，对于瓦斯风化带以浅区域的煤炭资源量不参与煤层气（瓦斯）资源量的计算。

宁夏境内各煤田煤层气勘查程度较低，或未进行过煤层气勘查，实测资料较少，且分布在局部矿区，因而在计算煤层气资源量时，对有勘探工程的矿区，采用气含量实测值；对没有勘探工程的矿区，采用煤田勘探期的钻孔煤样瓦斯含量测试数据；对于资料较少的预测区瓦斯（煤层气）含量，采用类比法得出预测含气量。由于实测含气量较少，大部分采用地勘钻孔瓦斯测试数据，所以宁夏全区煤层气资源量控制程度低，主要为预测资源量。

在煤层气（瓦斯）风化带底界以下煤炭资源量和煤层气含量确定的基础上，对区内的贺兰山、香山、宁东和宁南4个煤田埋深2000m以浅的区域，运用煤层气含量（容积）法计算了煤层气（瓦斯）资源量，结果表明（见表6-3-2），全区预测煤层气资源总量为5580.89×108m3。其中1000m以浅预测资源量为669.93×108m3，占总资源量的12%；1000m以深预测资源量为4910.96×108m3，占总资源量的88%。

（三）煤层气资源量分布规律

1.平面上分布特点

从地域来看，贺兰山、香山、宁东、宁南四4个煤田的煤层气资源量分布是很不平衡的。宁东煤层气资源量最大，为3863.05×108m3，占总资源量的69.22%；其次是贺兰山煤田，为1101.80×108m3，占总资源量的19.74%；香山和宁南煤田最小，分别只有305.05×108m3和310.99×108m3，仅占总量的5.47%和5.57%，见图6-3-1。

图6-3-1　不同煤田煤层气资源量分布图

煤层气资源量的地区性分布差异，与该区煤炭资源量多少，煤层气含量大小等因素相关。宁东煤田虽然煤层气含量小，但由于煤层层数多、厚度大、煤炭资源量丰富，所以煤层气资源量仍然比较大；贺兰山煤田虽然煤层气含量较高，但煤炭资源量相对较少，所以煤层气资源量相对宁东煤田较少。香山、宁南煤田煤炭资源量少，绝大部分矿区煤层气含量也较低，所以煤层气资源量总体不高。

2.垂向上分布状况

根据煤层埋藏深度和煤层气勘探开发需要，将煤层气赋存深度划分为﹤ 1000m、1000～1500m和1500～2000m共3个区间。各深度区间煤层气资源量分布见图6-3-2，所占比例分别为12.00%、63.43%、24.57%，即煤层气资源量的75%分布在埋深小于1500m的范围内。

3.不同成煤时代煤层气资源分布状况

根据煤层的形成时代，本次参与煤层气资源量计算的共有2个成煤时代的煤层，即石炭二叠纪、早中侏罗世。计算结果表明，早中侏罗世由于煤炭资源大，导致煤层气资源量最大，为3824.95×108m3，占总资源量的68.54%；石炭二叠世较小，为1755.94×108m3，占总资源量的31.46%。

（四）资源评价

根据现有有限资料，本次评价采用递进叠加控制因素法，分别依次递进叠加资源丰度、含气量、煤厚、镜质组含量、煤类这5个因素。煤层气勘探的目标区域应是蕴藏有一定资源量、并具有煤层气富集高产潜势的地区，见图6-3-3资源丰度与含气量是应优先考虑的2个控气因素，这2个因素对目标区域的经济价值具有决定性意义，若一区块含气性不好，勘探开发无从谈起。其次，在目标区块含气性可以保证的前提下，应再关注煤层气资源的可采性，厚度大并且展布连续稳定的煤储层是煤层气钻井成功的关键要素，因而选取煤厚为第二层叠加因素。最后，当煤层气钻井成功实施后，煤储层的渗透能力决定着储层中的煤层气能否渗流至井眼，并被成功开采，镜质组含量以及煤变质程度决定着煤储层割理裂隙的发育程度，从一定程度上反映煤储层的渗透能力，选取这两个因素为第三层叠加因素。

图6-3-2　不同埋深煤层气资源量分布图

远景区的评价：主要关注区块具有一定经济意义，有一定资源丰度，并且含气性较好，对于远景区的评价，含气量具有“一票否决”关键作用。评价标准为：资源丰度>0.5×108m3/km2，含气量>4m3/t。(www.xing528.com)

有利区的评价：在远景区评价的基础上主要关注区块既要有一定资源潜力，又要具备一定的可采性。评价标准为：资源丰度>0.5×108m3/km2，含气量>4m3/t，可采煤层净总厚>5m，镜质组含量>60%，煤变质程度适中，煤类为中煤阶煤类（肥煤，焦煤，瘦煤）或低煤阶煤类（褐煤，长焰煤，气煤）。

目标区的评价：在有利区的评价基础上找出富气区块及高资源丰度区块。评价标准为：资源丰度>1×108m3/km2，含气量>8m3/t，可采煤层净总厚>5m，镜质组含量>60%，煤变质程度适中，煤类为中煤阶煤类（肥煤，焦煤，瘦煤）或低煤阶煤类（褐煤，长焰煤，气煤）。

对宁夏区内各矿区按照评价标准依次叠加控制因素，满足远景区条件的为“☆”，满足有利区条件的为“☆☆”，满足目标区条件的为“☆☆☆”，结果见表6-3-3。

表6-3-3　煤层气控制因素叠加综合表

续表

综合叠加各项煤层气勘探开发控制因素，结果显示，满足各个因素的矿区主要分布集中分布在贺兰山含煤区，满足叠加三层因素的目标区有汝箕沟矿区、马莲滩矿区、韦州矿区；满足叠加两层因素的有利区有石炭井、石嘴山、呼鲁斯太、沙巴台、正义关矿区；满足一层因素的远景区有香山含煤区的碱沟山，线驮石，上、下河沿矿区。宁夏煤层气资源丰度状况见图6-3-3。

1.目标区

（1）汝箕沟矿区

图6-3-3　宁夏煤层气资源丰度状况图

资源丰度高达2.63×108m3/km2，含气量高达19.79m3/t，是全区资源条件最好、资源潜力最大的地区。该区燕山期岩浆的侵入造成了区域岩浆热变质作用，使得煤级在深成变质的基础上进一步升高，变质程度自北向南、由下而上有增高的趋势，镜质组反射率高达4%，煤层大量生烃，是汝箕沟矿区高含气性的重要原因。该区域的煤层气成藏构造类型为复向斜区域构造，是有利的煤层气富集构造类型。区内断层稀少，较大断层多为采区的自然分界。稳定的构造环境下，汝箕沟矿区煤厚展布稳定，厚度可达7m以上，并且煤层中镜质组组分含量高，割理裂隙生成条件较好，开采难度适中，满足叠加三层控制因素。但该区煤炭开采时间已久，上部煤层所剩无几，采空区大面积分布，无法进行地面开发，为解决煤矿生产安全，应实施井下抽采。

（2）石嘴山矿区

资源丰度1.79×108m3/km2，含气量高达12.1m3/t，含气面积约56km2，煤层厚度大且变质程度均有利于煤层气的开发，地形地貌平坦，具备地面煤层气开发的条件。据现有金能煤业公司煤矿生产实际情况显示，本地区瓦斯压力和含量均较高，为煤与瓦斯突出矿井，是宁夏区内煤层气开发利用的首选区。今后可在本矿区建设一定规模的先导性生产试验井，了解其产能情况，为后期扩大生产规模奠定基础。

（3）正义关矿区

资源丰度1.34×108m3/km2，含气量高达13.76m3/t，含气面积广，构造简单，煤层厚度大且变质程度适中，地形条件优越，具备煤层气勘探开发的条件，是宁夏区内今后煤层气勘探开发的重点区域，今后需加大参数井的实施，进一步了解其产能情况。

（4）马莲滩矿区

资源丰度1.18×108m3/km2，含气量高达16.55m3/t，该区块含气性高，资源丰度高，含煤面积大，资源潜力大。该区为复向斜区域构造，是有利的煤层气富集构造类型，镜质组组分含量高，割理裂隙生成条件较好，潜力层位储层厚且稳定，开发难易程度适中，满足叠加三层控制因素，是今后煤层气潜力调查的重点区域，今后应加大含气性和储层特征的进一步探查。

（5）韦州矿区

资源丰度约1.0×108m3/km2，含气量高达51m3/t（燃），煤层气含气性较好，含煤面积大，尤其向斜深部煤层气资源条件较好，煤类变质程度高，由气煤过渡到瘦、贫煤以致无烟煤，具带状分布规律，镜质组组分含量高，割理裂隙生成条件非常好，煤层厚度大，具有一定开发潜力，满足叠加三层控制因素，后期可在构造稳定的区域以及向斜深部投入一定量煤层气勘探开发工作。

2.有利区

贺兰山含煤区的石炭井、沙巴台等矿区的资源丰度均在0.9×108m3/km2以上，含气量均大都在7.3m3/t以上，发育的煤层多、厚度大，为煤层气的生成和储集提供了基础；各煤层组及煤层之间的岩层多为泥岩、砂质泥岩及粉砂岩，对煤层气的封盖性能良好，有利于煤层气的保存；区内煤层分布比较稳定，煤层在剖面上相对集中分布，且地质构造简单—中等，地层产状较平缓，煤层中镜质组组分含量高，煤变质程度适中，割理裂隙发育条件良好，煤层气开发条件优越，具有一定的开发前景。

3.远景区

香山含煤区的碱沟山、线驮石、上、下河沿矿区具有一定资源潜力，但因煤层分布不连续性和倾角大等因素决定了其基本不具有煤层气开发的潜力。今后可在宁东地区的1000m以深地段开展相关调查工作，了解深部资源潜力。